DX發(fā)射機(jī)功放單元放電電路原理淺析

劉躍雨

（國家廣播電視總局六四一臺，福建 泉州 362000）

1 DX發(fā)射機(jī)放電電路的作用

數(shù)字化調(diào)幅（Digitail Amplitude Modulation）發(fā)射機(jī)簡稱DAM發(fā)射機(jī)或數(shù)字化發(fā)射機(jī)。它是哈里斯（Harris）公司于上世紀(jì)80年代后期發(fā)明并生產(chǎn)的新式發(fā)射機(jī)。與PSM發(fā)射機(jī)相比，它取消了音頻功率放大器，把主整、調(diào)制器和射頻功放三者合一，使整機(jī)性的脈沖階梯調(diào)制即所有發(fā)射功率的機(jī)器都不用電子管，實(shí)現(xiàn)晶體管化，具有更高的效率和更好的指標(biāo)[1]。由于機(jī)器中使用的是型號為IRFP360的場效應(yīng)管，耐壓500VDC，所以DX發(fā)射機(jī)在工作電源的選擇上只能選擇500/2=250VDC，輸出電流860A的整流電源。同時(shí)為了能得到穩(wěn)定、平滑的直流電，DX發(fā)射機(jī)還使用了120uH的阻流電感，以及55個5100uF的濾波電容進(jìn)行整流濾波。有電容及電感的存在就有儲能的問題，55個濾波電容電容量為55*5100=0.2805F，其相應(yīng)的儲能也很大，大約為1/2CU2 =8765.625J,電感的儲能大約為1/2LI2 =44.376J。正是由于電路中電容電感的儲能過大，所以需要加入放電電路來妥善處理，使得儲能得到快速泄放，保護(hù)機(jī)器及檢修人員的安全。

2 放電電路的工作原理

電源的放電電路由一塊放電板及前端相關(guān)控制電路組成，由圖可以知道，發(fā)射機(jī)三種工作電源：+250VDC主電源，+125VDC驅(qū)動電源，+125VDC二進(jìn)制電源經(jīng)過三個二極管（CR5、CR6、CR7）匯總通過TB2接入放電電路中，然后通過四路相同的泄放支路來泄放濾波電容和電感上的殘余電壓。每一個支路由一只10Ω/100W的放電電阻，一只用于快速泄放的IRFP360場效應(yīng)管，以及控制場效應(yīng)管開啟/關(guān)閉的降壓電阻和1N4740穩(wěn)壓二極管組成[2]。

圖1 放電電路工作原理圖

如圖1，當(dāng)發(fā)射機(jī)正常工作時(shí)，PS_ENABLE為低電平，經(jīng)過光耦繼電器U4后輸出還是低電平，經(jīng)過反相器U11-10輸出高電平，再經(jīng)緩沖放大器U18送到場效應(yīng)管Q6的柵極上。此時(shí)在沒有故障發(fā)生，即溫度故障，380VAC檢測故障，水流檢測故障，主交流故障，電源故障信號均為低電平，經(jīng)過反相器反相后變?yōu)楦唠娖健＿@樣兩部分高電平匯集在Q6柵極，使Q6飽和導(dǎo)通，使得放電電路中的場效應(yīng)管(Q1-Q4)的柵極輸入低電平，則Q1-Q4截止，放電電路不工作,CR5、CR6、CR7均處于截止?fàn)顟B(tài)。

當(dāng)發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)時(shí)，分兩種情況：

1）發(fā)射機(jī)正常關(guān)機(jī)，這時(shí)PS_ENABLE為高電平，U4繼電器吸合接入5V電源，輸出高電平，經(jīng)過反相器輸出低電平加到場效應(yīng)管Q6的柵極。

2）發(fā)射機(jī)故障關(guān)機(jī)，即溫度故障，380VAC檢測故障，水流檢測故障，主交流故障，電源故障關(guān)機(jī)輸出高電平，經(jīng)過反相器反相后變?yōu)榈碗娖郊拥綀鲂?yīng)管Q6的柵極。

這兩種情況的結(jié)果都是導(dǎo)致Q6截止。這時(shí)殘留在三種電源濾波電解電容上的電壓通過二極管CR5、CR6、CR7匯集在一起，經(jīng)過R17，R18電阻分壓后，在A點(diǎn)形成一個高電平電壓，再經(jīng)過穩(wěn)壓二極管CR4、CR5、CR8、CR9穩(wěn)壓后加到放電電路Q1-Q4的柵極，這時(shí)Q1-Q4飽和導(dǎo)通，殘留的三種電源電解電容上的電壓快速通過放電電阻R13、R14、R15、R16泄放，放電的速度很快，4個放電電阻在放電過程中是并聯(lián)的，則R=2.5Ω，根據(jù)公式：T=RC可得，+250VDC電源放電時(shí)間T=2.5*0.28=0.7S，有效的保護(hù)了人身和機(jī)器的安全。

3 放電電路典型故障

1）故障名稱：放電電阻炸裂導(dǎo)致A02機(jī)甩PB

2）故障現(xiàn)象：2016年3月24日，16：00檢修結(jié)束，A02機(jī)試機(jī)時(shí)，PB2自動甩PB，PB2的PB-LED顯示板上DS16（電壓故障指示燈）亮紅燈，PS-LED顯示板上DS13（放電電路故障指示燈）亮紅燈。

3）故障處理過程：打開整流柜柜門，聞到一股很濃的燒焦味，仔細(xì)觀察放電電路，發(fā)現(xiàn)其中一根放電電阻炸裂，放電板也有損壞。更換炸裂的放電電阻及放電板，清潔整流柜。完成后A02機(jī)加高功率送100%調(diào)幅試機(jī)正常。

4）故障分析：測量故障放電電阻前的二極管CR6，發(fā)現(xiàn)其正向電阻為158KΩ（正常時(shí)為200KΩ），對拆下的放電板進(jìn)行檢查，發(fā)現(xiàn)其中穩(wěn)壓管CR10的反向電阻只有0.8MΩ（正常時(shí)為10MΩ），判斷為穩(wěn)壓管性能下降，導(dǎo)致放電板場效應(yīng)管在機(jī)器開啟時(shí)導(dǎo)通，導(dǎo)致電壓加至放電電阻上，引起故障。

因此，加強(qiáng)對放電電路的日常檢查維護(hù)及測量，不僅僅是對人身安全的一種保護(hù)，也是確保設(shè)備穩(wěn)定運(yùn)行的一種方式。

4 放電電路的日常維護(hù)

如上所述，整個放電電路在整部機(jī)器里面只是小小的一部分，可以十分重要，關(guān)系到人身和機(jī)器的安全，因此在日常的檢修工作中我們必須好好維護(hù)[3]。

1）場效應(yīng)管的檢查。整個放電電路的核心就是Q1-Q4，Q6這五個場效應(yīng)管。對于集成電路來說，積塵過多容易造成散熱不良，靜電積存會降低元件的壽命，尤其是場效應(yīng)管，它具有較高的輸入阻抗和且柵極絕緣，上面的感應(yīng)電荷不易放掉，如果積塵過多容易造成輸入阻抗降低，氧化擊穿等故障，因此一定要定期清潔除塵，用毛刷或者吹風(fēng)機(jī)對這些有場效應(yīng)管的部分除塵，以免靜電損壞這些場效應(yīng)管。

2）溫控開關(guān)TS4的檢查。在四個放電電阻上還有一個溫控開關(guān)（TS4），用來監(jiān)控放電電阻上的溫度，當(dāng)放電電阻的溫度低于溫控開關(guān)預(yù)設(shè)的值時(shí)，溫控開關(guān)斷開，當(dāng)溫度超過預(yù)設(shè)值時(shí)，溫控開關(guān)吸合接地，輸出低電平到控制板使發(fā)射機(jī)關(guān)機(jī)保護(hù)放電電阻。因而我們在日常的維護(hù)中也要注意對溫控開關(guān)的檢查，定期用萬用表測量其兩端的電阻是否開路，如果短路立即更換，避免誤報(bào)警關(guān)機(jī)故障。

3）放電板的檢查。發(fā)射機(jī)電源放電板上有多個電阻、二極管及穩(wěn)壓二極管組成，在每季度整流柜的檢修過程中，加強(qiáng)對這些元器件正反向電阻的檢查及測量，與正常值相比較，發(fā)現(xiàn)阻值有明顯變化的立即更換，避免再次發(fā)生因元器件性能下降引起放電電阻炸裂，導(dǎo)致發(fā)射機(jī)甩PB的故障。

5 結(jié)束語

雖然放電電路在整個機(jī)器里只是小小的一部分，可是卻是十分重要，我們平常對機(jī)器的維護(hù)不應(yīng)僅對主要電路進(jìn)行檢查，還要特別注意對放電電路進(jìn)行檢查，這是與人身安全、機(jī)器安全息息相關(guān)的一項(xiàng)工作，應(yīng)該引起充分的重視。